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      大揭秘!MySQL數(shù)據庫之索引

      大揭秘!MySQL數(shù)據庫之索引

      1、概述

      索引是存儲引擎用于快速查找記錄的一種數(shù)據結構,通過合理的使用數(shù)據庫索引可以大大提高系統(tǒng)的訪問性能,接下來主要介紹在

      MySql數(shù)據庫中索引類型,以及如何創(chuàng)建出更加合理且高效的索引技巧。

      注:這里主要針對的是InnoDB存儲引擎的B+Tree索引數(shù)據結構

      2、索引的優(yōu)點

      大大減輕了服務器需要掃描的數(shù)據量,從而提高了數(shù)據的檢索速度

      幫助服務器避免排序和臨時表

      可以將隨機I/O變?yōu)轫樞騃/O

      3、索引的創(chuàng)建

      3.1、主鍵索引

      ALTER TABLE 'table_name' ADD PRIMARY KEY 'index_name' ('column');

      3.2、唯一索引

      ALTER TABLE 'table_name' ADD UNIQUE 'index_name' ('column');

      3.3、普通索引

      ALTER TABLE 'table_name' ADD INDEX 'index_name' ('column');

      3.4、全文索引

      ALTER TABLE 'table_name' ADD FULLTEXT 'index_name' ('column');

      3.5、組合索引

      ALTER TABLE 'table_name' ADD INDEX 'index_name' ('column1', 'column2', ...);

      4、B+Tree的索引規(guī)則

      創(chuàng)建一個測試的用戶表

      DROP TABLE IF EXISTS user_test;CREATE TABLE user_test(    id int AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,     user_name varchar(30) NOT NULL,     sex bit(1) NOT NULL DEFAULT b'1',     city varchar(50) NOT NULL,     age int NOT NULL) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

      創(chuàng)建一個組合索引: ALTER TABLE user_test ADD INDEX idx_user(user_name , city , age);

      4.1、索引有效的查詢

      4.1.1、全值匹配

      全值匹配指的是和索引中的所有列進行匹配,如:以上面創(chuàng)建的索引為例,在where條件后可同時查詢(user_name,city,age)為

      條件的數(shù)據。

      注:與where后查詢條件的順序無關,這里是很多同學容易誤解的一個地方

      SELECT * FROM user_test WHERE user_name = 'feinik' AND age = 26 AND city = '廣州';

      4.1.2、匹配最左前綴

      匹配最左前綴是指優(yōu)先匹配最左索引列,如:上面創(chuàng)建的索引可用于查詢條件為:(user_name )、(user_name, city)、(user_name , city , age)

      注:滿足最左前綴查詢條件的順序與索引列的順序無關,如:(city, user_name)、(age, city, user_name)

      4.1.3、匹配列前綴

      指匹配列值的開頭部分,如:查詢用戶名以feinik開頭的所有用戶

      SELECT * FROM user_test WHERE user_name LIKE 'feinik%';

      4.1.4、匹配范圍值

      如:查詢用戶名以feinik開頭的所有用戶,這里使用了索引的第一列

      SELECT * FROM user_test WHERE user_name LIKE 'feinik%';

      4.2、索引的限制

      1、where查詢條件中不包含索引列中的最左索引列,則無法使用到索引查詢,如:

      SELECT * FROM user_test WHERE city = '廣州';

      SELECT * FROM user_test WHERE age= 26;

      SELECT * FROM user_test WHERE city = '廣州' AND age = '26';

      2、即使where的查詢條件是最左索引列,也無法使用索引查詢用戶名以feinik結尾的用戶

      SELECT * FROM user_test WHERE user_name like '%feinik';

      3、如果where查詢條件中有某個列的范圍查詢,則其右邊的所有列都無法使用索引優(yōu)化查詢,如:

      SELECT * FROM user_test WHERE user_name = 'feinik' AND city LIKE '廣州%' AND age = 26;

      5、高效的索引策略

      5.1、索引列不能是表達式的一部分,也不能作為函數(shù)的參數(shù),否則無法使用索引查詢。

      SELECT * FROM user_test WHERE user_name = concat(user_name, 'fei');

      5.2、前綴索引

      有時候需要索引很長的字符列,這會增加索引的存儲空間以及降低索引的效率,一種策略是可以使用哈希索引,還有一種就是可以使

      用前綴索引,前綴索引是選擇字符列的前n個字符作為索引,這樣可以大大節(jié)約索引空間,從而提高索引效率。

      5.2.1、前綴索引的選擇性

      前綴索引要選擇足夠長的前綴以保證高的選擇性,同時又不能太長,我們可以通過以下方式來計算出合適的前綴索引的選擇長度值:

      (1)

      SELECT COUNT(DISTINCT index_column)/COUNT(*) FROM table_name; -- index_column代表要添加前綴索引的列

      注:通過以上方式來計算出前綴索引的選擇性比值,比值越高說明索引的效率也就越高效。

      (2)

      SELECTCOUNT(DISTINCT LEFT(index_column,1))/COUNT(*),COUNT(DISTINCT LEFT(index_column,2))/COUNT(*),COUNT(DISTINCT  LEFT(index_column,3))/COUNT(*)  ...FROM table_name;

      注:通過以上語句逐步找到最接近于(1)中的前綴索引的選擇性比值,那么就可以使用對應的字符截取長度來做前綴索引了

      5.2.2、前綴索引的創(chuàng)建

      ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name (index_column(length));

      5.2.3、使用前綴索引的注意點

      前綴索引是一種能使索引更小,更快的有效辦法,但是MySql無法使用前綴索引做ORDER BY 和 GROUP BY以及使用前綴索引做覆蓋

      掃描。

      5.3、選擇合適的索引列順序

      在組合索引的創(chuàng)建中索引列的順序非常重要,正確的索引順序依賴于使用該索引的查詢方式,對于組合索引的索引順序可以通過經驗

      法則來幫助我們完成:將選擇性最高的列放到索引最前列,該法則與前綴索引的選擇性方法一致,但并不是說所有的組合索引的順序

      都使用該法則就能確定,還需要根據具體的查詢場景來確定具體的索引順序。

      5.4 聚集索引與非聚集索引

      1、聚集索引

      聚集索引決定數(shù)據在物理磁盤上的物理排序,一個表只能有一個聚集索引,如果定義了主鍵,那么InnoDB會通過主鍵來聚集數(shù)據,如

      果沒有定義主鍵,InnoDB會選擇一個唯一的非空索引代替,如果沒有唯一的非空索引,InnoDB會隱式定義一個主鍵來作為聚集索

      引。

      聚集索引可以很大程度的提高訪問速度,因為聚集索引將索引和行數(shù)據保存在了同一個B-Tree中,所以找到了索引也就相應的找到了

      對應的行數(shù)據,但在使用聚集索引的時候需注意避免隨機的聚集索引(一般指主鍵值不連續(xù),且分布范圍不均勻),如使用UUID來作

      為聚集索引性能會很差,因為UUID值的不連續(xù)會導致增加很多的索引碎片和隨機I/O,最終導致查詢的性能急劇下降。

      2、非聚集索引

      與聚集索引不同的是非聚集索引并不決定數(shù)據在磁盤上的物理排序,且在B-Tree中包含索引但不包含行數(shù)據,行數(shù)據只是通過保存在

      B-Tree中的索引對應的指針來指向行數(shù)據,如:上面在(user_name,city, age)上建立的索引就是非聚集索引。

      5.5、覆蓋索引

      如果一個索引(如:組合索引)中包含所有要查詢的字段的值,那么就稱之為覆蓋索引,如:

      SELECT user_name, city, age FROM user_test WHERE user_name = 'feinik' AND age > 25;

      因為要查詢的字段(user_name, city, age)都包含在組合索引的索引列中,所以就使用了覆蓋索引查詢,查看是否使用了覆蓋索引可

      以通過執(zhí)行計劃中的Extra中的值為Using index則證明使用了覆蓋索引,覆蓋索引可以極大的提高訪問性能。

      5.6、如何使用索引來排序

      在排序操作中如果能使用到索引來排序,那么可以極大的提高排序的速度,要使用索引來排序需要滿足以下兩點即可。

      1、ORDER BY子句后的列順序要與組合索引的列順序一致,且所有排序列的排序方向(正序/倒序)需一致

      2、所查詢的字段值需要包含在索引列中,及滿足覆蓋索引

      通過例子來具體分析

      在user_test表上創(chuàng)建一個組合索引

      ALTER TABLE user_test ADD INDEX index_user(user_name , city , age);

      可以使用到索引排序的案例

      1、SELECT user_name, city, age FROM user_test ORDER BY user_name;

      2、SELECT user_name, city, age FROM user_test ORDER BY user_name, city;

      3、SELECT user_name, city, age FROM user_test ORDER BY user_name DESC, city DESC;

      4、SELECT user_name, city, age FROM user_test WHERE user_name = 'feinik' ORDER BY city;

      注:第4點比較特殊一點,如果where查詢條件為索引列的第一列,且為常量條件,那么也可以使用到索引

      無法使用索引排序的案例

      1、sex不在索引列中

      SELECT user_name, city, age FROM user_test ORDER BY user_name, sex;

      2、排序列的方向不一致

      SELECT user_name, city, age FROM user_test ORDER BY user_name ASC, city DESC;

      3、所要查詢的字段列sex沒有包含在索引列中

      SELECT user_name, city, age, sex FROM user_test ORDER BY user_name;

      4、where查詢條件后的user_name為范圍查詢,所以無法使用到索引的其他列

      SELECT user_name, city, age FROM user_test WHERE user_name LIKE 'feinik%' ORDER BY city;

      5、多表連接查詢時,只有當ORDER BY后的排序字段都是第一個表中的索引列(需要滿足以上索引排序的兩個規(guī)則)時,方可使用索

      引排序。如:再創(chuàng)建一個用戶的擴展表user_test_ext,并建立uid的索引。

      DROP TABLE IF EXISTS user_test_ext;CREATE TABLE user_test_ext( id int AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,

       uid int NOT NULL,  u_password VARCHAR(64) NOT NULL) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;ALTER TABLE user_test_ext ADD INDEX   index_user_ext(uid);

      走索引排序

      SELECT user_name, city, age FROM user_test u LEFT JOIN user_test_ext ue ON u.id = ue.uid ORDER BY u.user_name;

      不走索引排序

      SELECT user_name, city, age FROM user_test u LEFT JOIN user_test_ext ue ON u.id = ue.uid ORDER BY ue.uid;

      6、總結

      本文主要講了B+Tree樹結構的索引規(guī)則,不同索引的創(chuàng)建,以及如何正確的創(chuàng)建出高效的索引技巧來盡可能的提高查詢速度,當然了

      關于索引的使用技巧不單單只有這些,關于索引的

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